汪广旭，刘占一，谭永华，陈建华，陈宏玉

(1.西安航天动力研究所 液体火箭发动机技术重点实验室，陕西 西安 710100；2.航天推进技术研究院，陕西 西安 710100)

0 引言

液体火箭发动机燃烧不稳定现象往往伴随着较高幅值的压力振荡，对发动机推力室、发生器等重要部组件可靠性构成了严重威胁。高频燃烧不稳定(high frequency combustion instability，HFCI)现象发生的一个重要依据是燃烧室内压力振荡的基本规律与燃烧室固有声学模态一致，其本质是热声耦合形成的共振现象[1-5]。HFCI现象的研究大体上包括激发机理和维持机理两个方面[6]，根据其激发过程的不同，可以将其分为两类：线性自发激励和非线性触发激励，前者在噪声量级的扰动情况下就可以逐渐增长为有限幅值振荡，也称绝对不稳定；后者需要一定幅值的外部激励才会激发燃烧室内周期性的振荡，也称条件不稳定。然而，对于现有的研究手段而言，针对HFCI现象瞬态激发过程的研究仍然面临很大挑战，通过仿真和实验揭示相应的激发机理亦存在很多的不确定性。

相比之下，维持机理的研究相对容易。这是因为，一般认为对于通过流动实现燃料掺混的燃烧室发生HFCI现象时，其内部燃料流动掺混、燃烧释热以及声振三者之间存在明显的耦合关系[7-8](见图1)。因此，采用解耦思想或方法，研究燃烧子过程与燃烧室压力振荡之间的相互作用过程，就能够揭示维持HFCI的关键内在机理，从而为降低实际发动机燃烧振荡幅值提供参考。宏观上，Rayleigh准则[9]给出了维持HFCI的必要条件，即当燃烧释热与压力振荡之间的相位小于90°时，压力振幅就可能会被放大。……